Способ получения селенсодержащей спирулины

 

Изобретение относится к микробиологии и касается способа получения селенсодержащей спирулины с содержанием органического (биодоступного) селена 6,15-6,5 г/кг. Способ заключается в том, что в процессе культивирования спирулины вводят неорганическую соль селена двумя порциями - первую в последней четверти логарифмической фазы роста, вторую - в стационарной фазе роста. Способ позволяет увеличить содержание биодоступного селена, сократить сроки проведения технологического процесса и количество вводимой соли селена. Получаемый продукт может быть использован в пищевой и микробиологической промышленности.

Изобретение относится к микробиологии, пищевой промышленности, сельскому хозяйству и может быть использовано для получения биологически активных веществ на основе микроводорослей.

Известен способ получения селенсодержащей биомассы спирулины [1], cогласно которому селенсодержащую биомассу спирулины получают путем добавления неорганической соли селена в питательную среду с последующей инкубацией на ней спирулины.

К недостаткам данного способа относится низкое содержание органического селена в получаемой биомассе, составляющее 20-200 мк/кг веса сухой биомассы.

Известен способ получения селенсодержащей биомассы спирулины [2] путем введения соли неорганического селена в питательную среду на 5-10 сутки, когда культура вступила в начало и первую половину логарифмической фазы роста. Данный способ целесообразно выбрать за прототип.

К недостаткам прототипа относятся низкое содержание органического селена в получаемой биомассе спирулины, составляющее в среднем 5,59 г/кг веса сухой биомассы, длительность культивирования (30 дней).

Задачей предлагаемого изобретения является получение биомассы спирулины с повышенным содержанием органического селена.

Другой задачей является сокращение сроков проведения технологического процесса.

Техническое решение поставленной задачи достигается тем, что неорганическую соль селена вводят в питательную среду дробно, а именно, первую порцию соли вводят в последней четверти логарифмической фазы роста, вторую - при выходе на стационарную фазу роста.

Предлагаемый способ с использованием указанных приемов введения солей неорганического селена в питательную среду микроводоросли обеспечивает достижение технического результата: высокое содержание органического, биодоступного селена и одновременно значительное сокращение сроков технологического процесса.

Рост культуры идет по S-образной кривой. Достижение технического результата основывается на использовании не известного ранее свойства культуры спирулины максимально поглощать селен при оптимально низких концентрациях антагонистов: серы и бикарбонат ионов в среде. Этот момент достигается в последней четверти логарифмической фазы роста культуры, а не в начале культивирования или в первой половине логарифмической фазы роста культуры, как в известных ранее способах.

Из научно-технической и патентной литературы авторам не известны технические решения, которые могли в предлагаемой совокупности существенных признаков позволить получить приведенный в данной заявке технический результат.

Следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критериям новизны и патентноспособности. При изучении технических решений признаки, отличающие предлагаемое изобретение от прототипа, не были выявлены из уровня техники, и поэтому они обеспечивают предлагаемому изобретению соответствие критерию "изобретательский уровень".

Способ осуществляется следующим образом.

Спирулину выращивают в накопительном, интенсивном режиме в полупромышленных культиваторах объемом 80 л, оснащенных лампами дневного света, с освещенностью 12 - 15 тыс.эрг/см², температурой 28 - 30^oC, pH среды 8,0 - 8,5. Путем замера оптической плотности культуральной жидкости на ФЭКе определяют по калибровочной кривой концентрацию клеток спирулины в процессе роста. Первую порцию селенсодержащей соли вносят в момент достижения концентрации клеток 0,8 - 1 г/л, которая характеризует выход культуры в последнюю четверть логарифмической фаза роста. Концентрация клеток при выходе на стационарную фазу роста составляет 1,2 - 1,5 г/л. По достижении этой концентрации повторно вносят селенсодержащую соль. По истечении 7 суток отделяют биомассу фильтрованием, промывают физиологическим раствором (в пятикратном объеме), сушат и измельчают.

Получают продукт, содержание селена в котором 6,15 - 6,5 г/кг. Для использования его в качестве биологически активной добавки к пище полученный концентрат смешивают с сухой биомассой спирулины, чтобы довести содержание селена до разрешенных фармакопийных норм.

Следующие примеры иллюстрируют достижение технических результатов.

Пример 1 контрольный (по прототипу). Культивирование штамма спирулины Spinilina platensis (Nordst) Geiti. Ippas B-437 проводят в полупромышленных культиваторах объемом 80 л на питательной среде, представленной в прототипе. На 5-е сутки инкубации, когда культура находится в начале логарифмической фазы роста, в среду добавляют неорганическую соль селена Na₂SeO₃ в количестве 50 мг/л Среды, после чего продолжают инкубацию культуры до 30 суток от начала инкубации. Отделяют биомассу от среды фильтрованием и, не промывая физиологическим раствором, высушивают. Получают содержание органического селена в сухой биомассе спирулины, равное 5,59 г/кг.

Пример 2. Проводят посев и инкубацию спирулины согласно примеру 1. Неорганическую соль селена в количестве 25 мг/л вносят в питательную среду в последней четверти логарифмической фазы роста (концентрация клеток 0,8 г/л), а вторую порцию селенсодержащей соли вносят в момент выхода на стационарную фазу роста (концентрация клеток 1,2 г/л) в концентрации 15 мг/л. Культивирование проводят до 7 суток. Биомассу отделяют фильтрованием, промывают физиологическим раствором в пятикратном объеме и высушивают. Концентрация органического селена в сухой биомассе спирулины составляет 6,5 г/кг, в контроле - 5,59 г/кг.

Пример 3. Проводят посев и культивирование согласно примеру 1. Полученную в результате культивирования биомассу отделяют фильтрованием и, не промывая физиологическим раствором, высушивают. Суммарная концентрация органического и неорганического селена в полученной пробе спирулины, не промытой физиологическим раствором в пятикратном объеме, составляет 8,3 г/кг. Содержание органического селена в биомассе спирулины, промытой физиологическим раствором в пятикратном объеме, составляет 6,15 г/кг (пример 1).

Пример 4. Проводят посев и культивирование согласно примеру 1.

При достижении последней четверти логарифмической фазы роста при концентрации клеток 0,89 г/л вносят неорганическую соль селена Na₂SeO₃ (селенит натрия) в количестве 15 мг/л, культивируют до достижения стационарной фазы роста культуры (концентрация клеток 1,3 г/л) и дополнительно вносят неорганическую соль селена Na₂SeO₃ (селенит натрия) в количестве 20 мг/л.

Культивирование продолжают до 10 суток от начала инкубации. Биомассу спирулины отделяют от среды фильтрованием, промывают физиологическим раствором в пятикратном объеме и высушивают. Получают содержание органического селена в сухой биомассе спирулины, равное 6,6 г/кг, в контроле - 5,59 г/кг.

Пример 5. Проводят посев и культивирование согласно примеру 1.

При достижении последней четверти логарифмической фазы роста при концентрации клеток 0,88 г/л вносят неорганическую соль селена Na₂SeO₃ (селенит натрия) в количестве 10 мг/л, культивируют до достижения стационарной фазы роста культуры (концентрация клеток 1,3 г/л) и дополнительно вносят неорганическую соль селена Na₂SeO₃ (селенит натрия) в количестве 30 мг/л.

Культивирование продолжают до 12 суток от начала инкубации. Биомассу спирулины отделяют от среды фильтрованием, промывают физиологическим раствором в пятикратном объеме и высушивают. Получают содержание органического селена в сухой биомассе спирулины, равное 6,55 г/кг, в контроле - 5,59 г/кг.

Пример 6. Проводят посев и культивирование согласно примеру 1.

При достижении последней четверти логарифмической фазы роста при концентрации клеток 0,90 г/л вносят неорганическую соль селена Na₃SeO₃ (селенит натрия) в количестве 15 мг/л, культивируют до достижения стационарной фазы роста культуры. При концентрации клеток в стационарной фазе роста 1,2 г/л вносят в культуральную жидкость неорганическую соль селена Na₂SeO₃ (селенит натрия) в количестве 15 мг/л и дополнительно при концентрации клеток 1,5 г/л вносят неорганическую соль селена Na₂SeO₃ (селенит натрия) в количестве 15 мг/л.

Культивирование проводят до 10 суток от начала инкубации. Биомассу спирулины отделяют от среды фильтрованием, промывают физиологическим раствором в пятикратном объеме и высушивают. Получают содержание органического селена в сухой биомассе спирулины, равное 6,7 г/кг, в контроле - 5,59 г/кг, Как видно из приведенных примеров, концентрация органического селена при дробном внесении неорганической соли 6,5 - 6,7 г/кг (пример 3) выше, чем при одноразовом внесении 6,15 г/кг.

Из примеров видно, что содержание селена в не промытой физиологическим раствором биомассе 8,3 г/кг (пример 4), а в способе по прототипу - 5,59 (пример 2). И даже в биомассе, промытой физиологическим раствором, содержание органического селена 6,15 г/кг (пример 1) выше, чем у прототипа 5,59 г/кг (пример 2).

В процессе отмыва удаляется механически осевший селен, который не усваивается организмом.

Дробность введения селенсодержащей соли (селенита натрия -Na₂SeO₃), как в примерах 3, 5, 6, 7, позволяет уменьшить количество дорогостоящей соли Na₂SeO₃ с 100-50 мг/л до 38-45 мг/л, что соответственно удешевляет конечный продукт, а также позволяет сократить длительность технологического процесса с 30 суток до 12-7 суток.

Полученные партии обогащенной селеном спирулины являются сырьем для кормовой, пищевой, сельскохозяйственной и фармацевтической промышленности.

Способ был осуществлен на полупромышленной установке и перенос его на промышленные объемы не представляет сложности для заводов микробиологической и пищевой промышленности.

Литература 1. DE, заявка 3421644, A 61 K 33/04, 1985.

2. RU, патент 2096037, C 12 N 1/12, 1997.

Формула изобретения

Способ получения селенсодержащей спирулины, предусматривающий культивирование спирулины при введении неорганической соли селена, отличающийся тем, что неорганическую соль селена вводят в последней четверти логарифмической фазы роста и в стационарной.